Тема 3.2. Загальні відомості про передавачі

План

1. Призначення передавачів у машинах. Класифікація передавачів. Принцип роботи основних типів передавачів

2. Основні кінематичні і силові співвідношення механічних передавачів

1. Призначення передавачів у машинах. Класифікація передавачів. Принцип роботи основних типів передавачів

Для приведення в рух робочих машин потрібна механічна енергія. Цю енергію від двигуна зазвичай передає робочій машині обертовий вал. Слід зазначити, що обертальний рух дуже поширений у техніці. Механізми, які перетворюють обертальний рух у поступальний і в різні види складного руху, порівняно прості за конструкцією і мають відносно високий ККД. Проте безпосереднє з'єднання вала двигуна з валом робочої машини не завжди можливе і доцільне, тому між ними встановлюють проміжні пристрої, які називають передавачами.

Призначення передавачів. Передавачі встановлюють у таких випадках:

1) якщо швидкості валів робочої машини і двигуна не збігаються;

2) якщо треба періодично змінювати швидкість робочої машини за сталої швидкості двигуна;

3) якщо треба перетворити обертальний рух вала двигуна в зворотно-поступальний або інший рух робочого органу машини;

4) якщо безпосереднє з'єднання валів двигуна і робочої машини неможливе з міркувань безпеки, зручності обслуговування або з якихось інших причин.

Отже, під передавачами розуміють пристрої, які дають змогу передавати енергію від двигуна до робочих органів машини, як правило, перетворенням обертальних моментів, швидкостей, а іноді і характеру руху.

За способом передавання енергії механічні передавачі поділяють на два класи:

     -    передавачі енергії тертям:

пасові (рис. 2.1а),

фрикційні (рис. 2.1б,в);

- передавачі енергії зачепленням:

ланцюгові (рис. 2.2а),

зубчасті (рис. 2.2б,в),

черв’ячні (рис. 2.2г).

Рис. 2.1. Схеми передавачів енергії тертям

Рис. 2.2. Схеми передавачів енергії зачепленням

За конструктивними особливостями механічні передавачі поділяють на два класи:

    -  передавачі гнучким зв’язком:

пасові (рис. 2.3а),

ланцюгові (рис. 2.3б);

    - передавачі з безпосереднім дотиканням:

фрикційні (рис. 2.4а,б),

зубчасті (рис. 2.4в,г),

черв’ячні (рис. 2.4д).

Рис. 2.3. Схеми передавачів гнучким зв’язком

Рис.2.4. Схеми передавачів з безпосереднім дотиканням

За взаємним розміщенням осей валів:

- із паралельними осями валів (прямий і перехресний пасові, ланцюгові, циліндричні і клинчасті фрикційні, зубчасті циліндричні);

- із валами, осі яких перетинаються (конічні фрикційні, зубчасті конічні);

- із валами, осі яких перехрещуються (напівперехресні пасові, гвинтові, черв’ячні).

2. Основні кінематичні і силові співвідношення механічних передавачів

Усі параметри механічного передавача, що належать до ведучої ланки будемо позначати індексом 1, а до веденої ланки – відповідно індексом 2. Під ведучою або веденою ланкою будемо розуміти вал, зубчасте колесо, шків, зірочку тощо.

Переважно ведучі ланки або елементи мають більшу швидкість, а ведені – меншу. Тому перші інколи називають швидкохідними, а другі – тихохідними ланками.

Основний кінематичний параметр механічного передавача – передатне число, яке є відношенням кутової швидкості ω₁ ведучої ланки до кутової швидкості ω₂ веденої ланки передавача.

                                       U = ω₁/ ω₂ (2.1)

Рис. 2.5

Енергетичними параметрами механічного передавача є передавані потужності на ведучій ланці P₁ і на веденій ланці P₂, а також коефіцієнт корисної дії (ККД), що визначається за співвідношенням:

                                η = P₂/P₁.                                                            (2.2)

         ККД характеризує ступінь досконалості механічного передавача і за ним можна оцінити втрати потужності ∆P у передавачі:

                       ∆P = P₁–P₂ = P₁(I–η). (2.3)

         Параметри ω₁ і ω₂, а також P₁ і P₂ є мінімально потрібними для розрахунку будь-якого механічного передавача.

         Передавані потужності, Вт, та кутові швидкості, рад/с, визначають обертові моменти, Hм, на валах передавача:

         - на ведучому валу

                              T₁ = P₁/ω₁ (2.4)

         - на веденому валу

                              T₂ = P₂/ω₂ (2.5)

Співвідношення між обертовими моментами на валах механічного передавача можна встановити за виразами (2.4) та (2.5) і записати у такому вигляді:

                   T₂/T₁ = U·η   або   T₂ = T₁·U·η (2.6)

Інколи швидкості обертання ланок механічного передавача задаються у вигляді частоти обертання n, хв^–1. Зв'язок між кутовою швидкістю ω, рад/с, та частотою обертання n, хв^–1, виражається співвідношенням ω = π·n/30.

У розрахунках механічних передавачах зустрічаються такі параметри, як колова швидкість та колова сила. Колова швидкість v – це лінійна швидкість точок обертової ланки передавача, розміщених на відстані d₁/2 або d₂/2 від осі обертання (рис. 2.5):

                             v = v₁= v₂ = ω₁·d₁/2 = ω₂·d₂/2. (2.7)

Колова сила F_t – це сила, що діє на ланку передавача, спричинюючи її обертання або створюючи опір обертанню, і спрямована вздовж дотичної до траєкторії (кола) руху точки її прикладання:

                           F_t = F_t1 = F_t2 = 2T₁/ d₁ = 2T₂/d₂ (2.8)

Потужність, кВт, що затрачається на рух ланки передавача із швидкістю v, м/с, у напрямі, протилежному дії на ланку зовнішньої сили F, H, визначають за формулою:

                                         P = F·v/10³ (2.9)

В урухомниках машин можуть застосовуватись кілька послідовно розміщених механічних передавачів.

У цьому разі загальне передатне число u урухомника та його ккд визначають за наведеними нижче формулами:

- загальне передатне число урухомника:

U_заг = U₁·U₂·…ּU_п .             (2.10)

Отже, загальне передатне число урухомника, що складається з кількох механічних передавачів, дорівнює добутку передатних чисел його складників передавачів.

- ККД всього урухомлювального механізму

η = η₁·η₂...η_n (2.11)

Тобто, ККД урухомника, що складається з кількох механічних передавачів, дорівнює добутку ККД всіх його складників передавачів.

Запитання для самоконтролю

1. На які класи поділяють механічні передавачі за конструктивними особливостями?

2. На які класи поділяють механічні передавачі за взаємним розміщенням осей валів?

3. Назвіть основний кінематичний параметр механічного передавача.

4. Яку силу називають коловою?

5. За якими виразами визначають обертальні моменти?

6. Як визначити потужність?

7. Що називають ККД і як його визначають?

Попередня тема Теоретичні відомості Наступна тема